一 水的分類
在不同的場合,水也(yě)有不同的種類與區(qū)別,其水質也是(shì)會有明顯的差(chà)別。
1、地下水與地表水
地下水——有機物和微生物(wù)汙染較少,而鈣鎂等離子則會(huì)溶解的較多,硬度較(jiào)高的水容易(yì)結水垢;有(yǒu)時鐵/錳(měng)/氟離子超標,不能滿足生產和生活用水的需求。
地表水——較地(dì)下水有機物與微生物汙染也(yě)較多,如(rú)果該地屬於石灰岩地區,其地(dì)表水往往也有較大的硬度,如四川的德陽(yáng)、綿陽、廣元、阿壩等(děng)地區。
2、硬水與軟(ruǎn)水
硬水——水中鈣鎂等(děng)金屬離子的總濃度稱為硬度,硬水對鍋爐(lú)等生產用水影響很大,應對其進行軟(ruǎn)化/脫鹽處理。硬度(dù)大於(yú)200mg/L的通(tōng)常就稱之(zhī)為硬水。
軟水——即硬度較小的水。一般是指將水中的鈣鎂等離子的含量(liàng)降低或去除到一定程度的(de)水。
3、原水與淨水
原水——通(tōng)常是指(zhǐ)水處理設備的進水,如常用的城市(shì)自來水(國際稱為生活飲用水)/城郊地下水/野(yě)外地表水等,常以(yǐ)TDS值(水中溶解性總固體含(hán)量)檢(jiǎn)測其水質,中國(guó)城市自(zì)來水TDS值通常為100~400ppm。
淨(jìng)水——原水經過水處理設施(shī)處理(lǐ)後即稱之為淨水。
4、純淨水與蒸餾水(shuǐ)
純淨水(shuǐ)——原(yuán)水經過反滲透(tòu)和殺菌裝置等成套水處理設施後,除去了原水中絕大部分無機鹽離子、微生物和有機物雜(zá)質,可以直接生飲的純水。
蒸餾水——以蒸(zhēng)餾(liú)方式製備的(de)純水,通常不用(yòng)於(yú)飲用。
5、純水和超純水
純 水——以反滲透、蒸餾、離(lí)子交(jiāo)換等方法(fǎ)製備(bèi)的去離子水,其TDS值通常0.1MΩ.cm)。
超純水——以離子交換、蒸餾、電除鹽等方法將純水進一步提純去離子即得,其TDS值不(bú)可測,電導率通常10MΩ.cm),其離子幾(jǐ)乎完全去除。理論上最純水電阻值為18.25 MΩ.cm。
6、純化水和注射(shè)用水
純化(huà)水——醫藥行業用純(chún)水稱之(zhī)為純化水,電導率通常要求(qiú)
注射用水——純化水(shuǐ)經多效蒸餾/超濾法再次提純去除熱原後用以配製注射劑。
二 水中雜質
H2O=H++OH-
在自然(rán)界(jiè)中,單純由H2O分子(zǐ)構(gòu)成(chéng)的(de)純水是(shì)不存在的,水中通常含有以下各種雜質:
1、 顆粒物(wù)質:水中不溶性的大於10μm的無(wú)機和有機雜質(其中大於40μm的肉(ròu)眼可見),如自來(lái)水中常(cháng)有的泥(ní)沙、金屬(shǔ)氧化物或氫氧化物等。
2、 離子物質:指溶(róng)於水後解(jiě)離為陰、陽(yáng)離子的物質(zhì),水中陰、陽離子的總和稱作水的含鹽量。水中鐵錳(Fe2+、Mn2+)含量超標(biāo)(>0.3mg/L),應通過(guò)錳砂過濾(lǜ)器或曝氣裝置去除鐵錳離子,否則將會對RO膜形成不可清除的沉積汙堵(dǔ)。
3、 膠 體:按大小,膠體是介於離子和顆粒物之間的物質,其尺寸在0.1μm~0.01μm,通常帶有負(fù)電(diàn)荷,易與(yǔ)有機(jī)物質結合。
4、 有 機 物:物質可分為有機物和無機物兩大類,碳氫類化合物屬有機物,非碳氫類化合物為無機物。有機物通常可以燃燒,為構成生命的主要物質。天(tiān)然有機物主要為水生生物產生的腐殖酸。近年來,工業廢液、肥料、殺蟲劑等人工合成有(yǒu)機物對水環境有很大汙染(rǎn)。溶解(jiě)於水中的有機物(wù)質,主要是多功能團芳(fāng)香族類(lèi)的大分子弱性有(yǒu)機酸,易吸附在RO膜濾層而導致RO膜性能的衰退。
5、 氣 體:O2、CO2、NH3、N2等部分氣體可溶於水,在水中反應後(hòu)生成某些酸(suān)根離子,影(yǐng)響成(chéng)品(pǐn)水的水質。超純水若敞放於(yú)空氣中,水質即迅速(sù)下降(jiàng)。
6、 微 生 物:細菌、病(bìng)毒、孢子等,其(qí)尺(chǐ)寸為微米級。
7、 熱 原(yuán):純水屬極低營養環境之水體(tǐ),但仍有少量細菌(jun1)——革(gé)蘭陰性類細菌——可以生存,其及(jí)誘(yòu)導菌類進入人體血液,會導致(zhì)發熱,高燒甚至死亡,故稱為熱(rè)原(又稱為內毒素)。注射(shè)用水和(hé)生物細胞類實驗用水要求必須去除熱(rè)源(yuán)。
注(zhù):內毒素(sù)(Endotoxin),又名(míng)脂多(duō)糖(Lipopolysaccharide,LPS),主要是革蘭氏陰性細菌(Gram-Negative Bacterial,GNB)合(hé)成的一種毒素,是細菌細胞壁的外(wài)部結構由O-特異性(xìng)側鏈(liàn)、核心多糖(táng)、類脂A組成。其中核心多糖分為連接O-特異(yì)鏈的外核部分和連接類(lèi)脂A的內核部分,內核部分含有庚糖的(de)2-酮基-3-脫氧辛酸(KDO)兩種(zhǒng)特殊的糖類分子(zǐ),而KDO和類脂A具有毒性[1]。這些(xiē)成分性質穩定(dìng),耐熱、毒性較外毒(dú)素弱,對組織器官無選擇性[2]。人們已逐漸認識到感染(rǎn)狀態所致(zhì)的全身炎性反應綜合征(SIRS)以及(jí)進一步惡化發展成為多器官(guān)功能障礙綜合征(zhēng)(MODS)使嚴重感染患者走向死亡的主要途徑(jìng),而該惡性進展的(de)關(guān)鍵啟動因子即為內(nèi)毒素[4]。內毒素可直接和一係列宿主炎性細胞如單核細胞、中性粘細胞、內質細胞相(xiàng)互作(zuò)用,刺(cì)激其釋(shì)放腫瘤壞死因子(TNF)和白介素1(IL-1)等細胞因子。當(dāng)機(jī)體接受大量的內毒素刺激時,將觸發強力的(de)炎症反(fǎn)應,最終導致敗血性休克[3]。
8、 消 毒 劑(jì):原水經自來水公司處理後,水中會留有次氯酸鈉等(děng)消毒(dú)劑,餘氯為強氧(yǎng)化
物質對RO膜有相當的破壞作用,故要(yào)以活性炭單元濾除餘氯。可(kě)以(yǐ)使RO膜產(chǎn)水量加大脫鹽率降低(dī)。
三.純水製備
膜型號解釋:
0844罐 08表示罐(guàn)的直徑8英寸*2.54=20.32 厘米(mǐ); 44表示罐的高度(dù)44*2.54=111.76 厘米
RO的孔徑=0.001—0.01 μm
NF的孔徑=0.01 ---0.1 μm
UF的孔徑=0.1 -- μm
MF的孔徑(jìng)=1μm
重量(liàng)體積比(溶液濃度):
1 ppm=1mg/L (百(bǎi)萬分之一濃度)
1 ppb=1μg/L (十億分之一濃度)
1 ppt=1 ng/L (萬億分之一濃度)
電導率
電導率(lǜ)是表示水中溶解離子導電能(néng)力的指標。沒有離子的理想純水,不會產生電流。電導率用電導率儀測量,其單位為(wéi)微西門子/厘米(μs/cm)。電導率也是測量水中離子濃度的簡便方法,但不能精確反映離子種類。離子構成不同,電導(dǎo)值也不(bú)同;但電導的數值隨離子濃(nóng)度(dù)增加而增加。
TDS(溶解固體(tǐ)總量)儀是利用變換因(yīn)子將電導率值轉換為TDS值。在水質分析中,可用不同(tóng)離子(zǐ)對應的不同轉換係數或溶解固體總量(TDS)對應的單一(yī)轉(zhuǎn)換係數,估算電導率(lǜ)的數(shù)值(zhí)。可用(yòng)二氧化碳的ppm濃度的平方根乘(chéng)以0.6求得其(qí)電導率;矽離(lí)子對電(diàn)導(dǎo)率變化不產生影響。RO高純水最精確的電導率數值是在線測量的。否則,高純水暴露於空(kōng)氣之中,將改變其二氧化碳含量。導致電導率降低。
1ppm=2us
脫鹽率和透鹽率(lǜ)
脫鹽率――通過反滲透膜從係(xì)統進水中去除可溶性雜質濃度的百分比。
脫鹽率=(1-產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量)×100%
透鹽率――進水中可溶性(xìng)雜(zá)質透(tòu)過膜的百分比.。
透鹽(yán)率(lǜ)=100%-脫(tuō)鹽率
回收率=(產水量/進水流量)×100%
(1) 反滲透法:
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是(shì)利用壓力差(chà)為動力的膜(mó)分離過濾技術. 當純水和鹽水被理想半透膜隔開,理想半透膜隻允許水(shuǐ)通過而阻止鹽通(tōng)過,此(cǐ)時膜純水側的水會自發地通過半透膜流(liú)入鹽水(shuǐ)一側,這種現象稱為(wéi)滲透,若在膜的鹽水側施加壓力,那麽水的自發流動將受到抑製而減慢,當施加的(de)壓力達到某一數值時,水通過膜的淨流量等於零,這個壓力稱為(wéi)滲透壓(yā)力,當施加(jiā)在膜鹽水側的壓力(lì)大於滲透壓力時,水的流向就會(huì)逆轉,此時,鹽水中(zhōng)的水將(jiāng)流入純水側(cè),上述現象(xiàng)就是水的反滲透(tòu)(RO)處理的基本原理。
占地麵(miàn)積小,脫鹽率高,原水利用率高。
RO(Reverse Osmosis)反滲透技術是利用壓力差為動(dòng)力的膜分離過(guò)濾技術,源於美國二十世紀六十年代(dài)宇航科技的研究,後逐漸轉化為民用,目前已廣泛運(yùn)用於科研、醫藥、食品(pǐn)、飲料、海水淡化等領域。
RO反滲(shèn)透膜(材質為(wéi)芳香(xiāng)族聚酰胺複合材料)孔(kǒng)徑小至納米級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子可以通過RO膜,而源水中的無機鹽、重金屬離(lí)子、有機物(wù)、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質無法通過RO膜,從而(ér)使可以透(tòu)過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。
RO膜過濾後的純(chún)水電導(dǎo)率 ≤5 μs/cm, 符合國(guó)家實驗室三級用水標準。再經過原子級(jí)離子(zǐ)交換(huàn)柱循環(huán)過濾,出水電阻率(lǜ)可以達到18.2M .cm,超過國家實(shí)驗室一級用水標準(zhǔn)(GB682—92)。